Sự suy giảm Tầng ozone

TẦNG OZONE Việc suy giảm ozone ở tầng bình lưu được con người chú ý vì tầng ozone này ngăn 97-99% tia cực tím của bức xạ mặt trời không cho đến Trái đất. Nếu tia UV đến Trái đất nhiều hơn sẽ dẫn đến việc tổn thương các gene, tổn thương mắt và ảnh hưởng xấu đến các sinh vật biển; ngoài ra, nó còn làm gia tăng hiện tượng sương khói quang hóa (photochemical smog) gây nguy hại cho sức khoẻ con người và độ bền của các vật liệu. Việc suy giảm ozone ở tầng bình lưu được báo cáo lần đầu tiên vào năm 1974; sau đó không bao lâu con người đã phát hiện nó có liên hệ với việc sử dụng và thải các chất CFC (chlorofluorocarbon). Để cung cấp những thông tin có hệ thống cho các bạn về vấn đề này, chúng tôi xin giới thiệu loạt bài truy cập từ Internet. THE OZONE LAYER Danh từ "tầng ozone" được dùng để ám chỉ ozone ở tầng bình lưu, nơi mà hơn 90% lượng ozone của Trái đất tồn tại. Ozone là một chất khí không màu, có tính ăn mòn và kích thích, có mùi giống như mùi dây điện bị đốt. Tầng ozone hấp thu 97-99% các tia cực tím của bức xạ mặt trời. Nếu tầng ozone bị suy giảm 1% sẽ dẫn đến việc gia tăng tia cực tím ở tầng đối lưu khoảng 2%. Đơn vị để đo hàm lượng ozone là đơn vị Dobson (DU). Một DU tương đương với 27 triệu phân tử ozone trên một cm2 . Tầng ozone ở Mỹ khoảng 300 DU, trong khi đó tầng ozone ở Nam cực ở cuối mùa xuân chỉ còn khoảng 117 DU. Các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng ozone • Sự hoạt động của núi lửa • Gió ở tầng bình lưu • Các chất khí gây hiệu ứng nhà kính • Chu kỳ vệt đen mặt trời • Các hợp chất chứa chlor ở tầng bình lưu BASIC CHEMISTRY OF OZONE DEPLETION 98% tia cực tím của bức xạ mặt trời (UV-B và UV-C) được hấp thụ ở tầng bình lưu để tạo thành và phá hủy ozone theo các quá trình tự nhiên. Hiệu suất chuyển đổi giữa ozone và oxy là 300 triệu tấn/ngày. Halogens là tên gọi chung cho nhóm Fluorine, Chlorine, Bromine và Iodine; các hợp chất carbon có chứa một trong các chất trên gọi là halocarbon. Các halocarbon đóng vai trò như chất xúc tác để phá hủy phân tử ozone. Một mole chlorine có thể phân hủy 100.000 phân tử ozone. Trong khi đó các Bromine như HBr và BrONO2 dễ bị phân hủy bởi ánh sáng mặt trời hơn nên có hiệu suất phá hủy ozone lớn hơn các hợp chất chlorine từ 10 đến 100 lần. CFCs được tổng hợp đầu tiên vào năm 1928 để sử dụng như là chất sinh hàn. Đến năm 1930 CFCs được thương mại hóa bởi công ty Du Pont. Vào năm 1988 lượng CFCs tiêu thụ ước khoảng trên 1 tỉ kg. Vào năm 1974 M.J. Molina và F.S. Rowland công bố kết quả nghiên cứu chứng minh CFCs là chất xúc tác để phân hủy ozone với sự hiện diện của tia UV. Con người bắt đầu tiến hành đo đạc tầng ozone từ các trạm trên mặt đất vào năm 1956 ở vịnh Halley, Nam cực. Đầu những năm 1970 con người bắt đầu tiến hành đo đạc tầng ozone từ các vệ tinh. Tuy nhiên, các đo đạc tổng hợp chỉ bắt đầu tiến hành vào năm 1978 bởi vệ tinh Nimbus-7. Các chất khí ở tầng đối lưu và phía dưới tầng bình lưu được lấy mẫu bằng các khinh khí cầu và máy bay. Một nghiên cứu ở diện rộng đã cho rằng trên bình diện toàn cầu tầng ozone đã bị suy giảm 2,5% trong khoảng thời gian từ 1969 -1986, và thêm 3% nữa từ năm 1986 -1993. ULTRAVIOLET RADIATION Sắc tố võng mạc của mắt chúng ta hấp thu ánh sáng có bước sóng từ 400nm-700nm (ánh sáng nằm trong vùng khả kiến). Tia cực tím (UV) có bước sóng từ 150nm-300nm chia làm 3 thành phần: UV-A; UV-B và UV-C. Trong đó UV-B có bước sóng từ 270nm-320nm. Lượng bức xạ UV-B tại một khu vực phụ thuộc vào: • Vĩ độ và cao độ (so với mực nước biển) của khu vực • Độ bao phủ của mây • Khoảng cách với các khu công nghiệp Các ADN bị tổn thương hấp thu năng lượng của tia UV-B, và năng lượng mà các gene hấp thụ được có thể phá vỡ liên kết của ADN. Đa số AND có thể được khôi phục lại, nhưng các ADN không thể khôi phục lại có thể dẫn đến chứng ung thư da. Nếu tầng ozone bị suy giảm 1% có thể dẫn đến việc gia tăng 2% tia UV-B, làm tăng 4% ung thư tế bào nền (basal carcinomas) và 6% ung thư tế bào vẩy (squamous-cell carcinomas). Ở hàm lượng cao, UV-B gây tổn thương mắt (kéo mây giác mạc) và nếu kéo dài sẽ gây đục nhân mắt (cataract). UV-B làm cho các thực vật biển sống ở tầng trên (2,0m) phải lặn xuống sâu hơn để tránh nó, do đó khả năng hấp thu ánh sáng khả kiến để quang hợp của các thực vật này bị giảm, đưa đến khả năng sinh trưởng và sinh sản của chúng cũng giảm theo. Các thực vật trên cạn cũng bị ảnh hưởng của tia UV-B, người ta đã làm thí nghiệm trên hơn 200 loài cây trồng và hơn 50% số đó tỏ ra nhạy cảm với UV-B. Muốn biết thêm ảnh hưởng của tia UV-B lên lúa, xin đọc thêm bài "Increased Utraviolet Radiation Stunts Rice Plant Growth" trong "The IRRI Reporter" số 4/91, tháng 12/1991. CHLOROFLUOROCARBONS Chlorofuorocarbons (viết tắt là CFCs) có các tên thương mại là CFC-12, CFC-113... Trong đó con số hàng trăm cộng thêm 1 dùng để chỉ số carbon có trong hợp chất này; số hàng chục trừ đi một chỉ số hydrogen có trong hợp chất này và số hàng đơn vị chỉ số fluorine có trong hợp chất này. Ví dụ CFC -113 có 2 carbon, 0 hydrogen và 3 fluorine; CFC -12 có 1 carbon, 0 hydrogen và 2 fluorine. Khả năng làm suy giảm tầng ozone của chất khí khác nhau được biểu diễn bằng trị số ODP (ozone depletion potential). ODP được tính bằng cách lấy thương số của khả năng phân hủy ozone của một CFC với khả năng phân hủy ozone của CFC -12 (ở cùng một thể tích). Ví dụ methyl chlorine có trị số ODP là 0,1 nghĩa là ở cùng một thể tích, methyl chlorine có khả năng phân hủy ozone bằng 1/10 khả năng phân hủy ozone của CFC -12. THE ANTARCTIC OZONE HOLE Lổ thủng của tầng ozone Nam cực là hiện tượng hàm lượng ozone ở tầng bình lưu trên bầu trời Nam cực giảm xuống còn khoảng 33% so với mức của năm 1975. Hiện tượng này diễn ra hàng năm từ tháng 9 đến đầu tháng 12. Năm bước của quá trình diễn tiến lổ thủng tầng ozone ở Nam cực hàng năm được trình bày trong bài này. Bấm chuột vào đây để xem lổ thủng tầng ozone ở Nam Cực. EUROPE ENDS THE ERA OF OZONE DELEPTING SUSTANCES: COMMISSION ADOPTS PROPOSAL FOR A NEW EU REGULATION Brussel 1 tháng 7 năm 1998 10 năm sau khi các chất gây suy giảm tầng ozone (ODS) được kiểm soát bằng nghị định thư Montreal, Ủy Ban Châu Âu vừa chấp nhận một đề án về phương thức mới để quản lý các chất ODS. Đề án này được soạn thảo bởi Ritt Bjerregaard, ông gọi đề án này là "Bước cuối cùng của EU để loại trừ tất cả ODS". Như chúng ta đã biết, nghị định thư Montreal được thông qua vào năm 1987 và được sửa đổi, bổ sung vào năm 1990 và 1992. Hiện nay, ngoại trừ thuốc trừ sâu Methyl Bromide và HCFCs, các nước phát triển đã loại trừ toàn bộ các ODS. Đề án mới sẽ cấm hẳn việc sử dụng và sản xuất methyl bromide vào năm 2001 và việc sử dụng sản xuất HCFCs trong một vài năm tới. Các nhà khoa học đang nghiên cứu những phương pháp để thay thế việc sử dụng methyl bromide, xin đón đọc những bài sắp tới về các case study này. CONTROVERSY SURROUNDING OZONE DEPLETION Một số tranh luận của một số nhà khoa học về vấn đề suy giảm tầng ozone. S.F.Singer cho rằng chúng ta hiểu biết chưa đầy đủ về khả năng phân hủy ozone của CFCs. Vai trò của các son khí và NOx trong việc tác dụng với ozone hay chlorine ở tầng bình lưu cũng chưa được tìm hiểu kỹ càng. Do đó, việc cấm sản xuất CFC sẽ thiệt nhiều hơn lợi. P. Zurer cho rằng có quá đầy đủ chứng cớ để chứng tỏ rằng CFC là một chất khí gây suy giảm tầng ozone nghiêm trọng. Hai nhà khoa học này còn tranh luận thêm về khả năng gây hại của tia UV đối với sức khỏe con người. Hãy đọc nguyên văn tiếng Anh để biết rõ thêm về cơ sở tranh luận của 2 nhà khoa học này.